重大进展！国内科研人员开发出一种＂神奇纤维＂，无需电子芯片和电源即可发光和发电。


这项创新成果为智能纺织品的开发提供了新思路，使其在人机交互、环境监测等领域具有广泛的应用潜力。东华大学材料科学与工程学院的博士研究生杨伟峰是该论文的第一作者，纤维材料改性国家重点实验室的王宏志教授、侯成义研究员以及张青红研究员担任通讯作者。这项研究由东华大学主导，与新加坡国立大学和安徽农业大学合作完成。

随着科技的不断进步，智能可穿戴设备正逐渐融入我们的日常生活，它们在健康监测、远程医疗和人机交互等方面发挥着越来越重要的作用。与传统的刚性半导体元件或柔性薄膜器件相比，由智能纤维编织而成的电子纺织品具有更好的透气性和柔软度，被认为是理想的可穿戴设备载体。

目前，智能纤维的开发主要基于＂冯·诺依曼架构＂，即以硅基芯片为核心，开发各种电子纤维功能模块。然而，这种多模块集成技术面临着一系列挑战。现有的智能纺织品仍然依赖于电子芯片和电池，体积大、重量重、刚性强，难以满足人们对纺织品功能性和舒适性的需求。

东华大学的研究团队提出了一种＂非冯·诺依曼架构＂的新型智能纤维，简化了可穿戴设备和智能纺织品的硬件结构，提高了其可穿戴性。这项工作将能量采集、信息感知和信号传输等功能集成在单根纤维中，并通过编织制成了不依赖电子芯片和电池的智能纺织品。

这种新型纤维的工作原理是利用环境中无处不在的电磁场和电磁波作为无线驱动力。通过人体作为能量交互的载体，将原本在大气中耗散的电磁能量引入纤维、人体和大地组成的回路中。这种＂人体耦合＂的能量交互机制，使得纤维在人体触碰下能够发光发电。

新型纤维具有三层鞘芯结构，采用市面上常见的原材料。芯层为感应交变电磁场的纤维天线，中间层为提高电磁能量耦合容量的介电层，外层为电场敏感的发光层。这种纤维的原材料成本低，加工工艺成熟，已具备量产能力。

该研究还展示了基于人体耦合原理的智能纤维在多个领域的应用潜力。在不使用电子芯片和电池的情况下，实现了纤维触控发光、织物显示以及无线指令传输等功能。侯成义研究员表示，这种新型纤维可以应用于服装服饰、布艺装饰等日用纺织品中。当它们与人体接触时，可以通过发光进行可视化传感、交互甚至高亮照明。同时，它们还能对人体不同姿态动作产生独特的无线信号，实现对智能家电等电子产品的无线遥控。这些创新功能有望拓展电子产品的应用场景，甚至改变人们的智慧生活方式。



                                        
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